瓦里安Clinac IX直线加速器故障维修2例

蔡威，郭良栋，蔡南阳，祁子欣

宿迁市第一人民医院 临床医学工程处，江苏 宿迁 223800

引言

临床上，在治疗肿瘤患者时常使用的方式就是放射治疗，此种治疗方式主要是在患者的肿瘤区域投照一定剂量的电子线或电离辐射线[1]。作为放射治疗设备中的重要成员之一，医用电子直线加速器以其独特的优势被广泛应用于临床治疗，也是目前国际上放射治疗使用最多的加速器类型[2]。

我院放疗中心于2016年引入美国瓦里安公司生产的Clinac IX型直线加速器并投入使用，其稳定性较高，可靠性较强[3]。作为一种具有精确性的放射治疗设备，IX型直线加速器配备了6 MV和15 MV两档光子线和多档电子线能量组合，可实现静态调强和旋转调强放射治疗，不仅可以满足临床常规放射治疗需要，而且还整合了图像引导放疗OBI系统。OBI系统是直接整合到加速器横向安装的kV级X射线源和数字化X射线探测板，系统能够获取OBI二维图像和CBCT三维图像，实现了肿瘤患者靶区的精确定位，减少了人为摆位误差，提高了摆位精度[4-6]。随着使用时间的推移，加速器各部件逐渐老化，容易出现故障，其中以MLC的故障较多[7]。现就该型加速器在使用过程中发生的两次故障维修进行总结，以供同行参考。

1 设备基本情况和工作原理

1.1 设备基本情况

设备基本参数，见表1。

表1 加速器基本参数

1.2 设备工作原理

瓦里安Clinac IX直线加速器主要是由加速管、微波功率源、微波传输系统、电子枪、束流系统、真空系统、恒温水冷系统、电源及控制系统、辐射头、治疗床等各个部件组合而成[8-10]。该型号加速器是驻波电子直线加速器，其核心工作原理如图1所示。三相交流电经过升压、整流和滤波输出成为11～13 kV直流高压，经充电线圈和充电二极管对调制器中的脉冲形成网络（PFN）进行充电。当PFN电容充电电压达到要求值时，经高功率的氢闸流管输入到脉冲变压器产生直流高压给速调管，使其产生具有一定频率、幅值的微波能量，经过微波系统一起耦合到加速管内，在驻波加速管的谐振腔内建立起很强的电场强度。同时另一个高压直流变压器产生的直流高压供给电子枪发射电子，在加速管的超强电场强度的谐振腔内被加速成高能电子束，撞击金属靶产生高能X线，或直接引出形成电子束[11-12]。

图1 加速器基本原理

2 故障一

2.1 故障现象

开机进行OBI系统晨检过程发现，OBI机械臂不能伸出，系统提示故障KV Detector shoulder（elbow、wrist、hand）axis is not calibrated，即KVD机械臂各关节位置未校正，同时KV Source和MV Detector报相同故障。

2.2 故障分析与维修

OBI系统不明原因机械臂位置校正数据丢失，电脑无法判断机械臂当前位置，使得无法控制运动，系统提示报错信息。此时必须对OBI机械臂重新进行校正，重启ICP板，使用BMC手控盒分别将KVS、KVD、MVD机械臂伸出，并将OBI机械臂的Shoulder轴调至180°，Elbow轴调至90°，Wrist轴调至90°，其中KVD和MVD的探测器平移至两侧缺口处。在调试过程中，由于重力作用，各轴需要反复调节，调节的准度在BMC手控盒上指示灯显示[13]。关闭BMC手控盒，使用OBI遥控盒分别对KVS、KVD、MVD机械臂进行校正，直至显示校正成功，校正过程中需要注意，如果长时间未对手控器进行操作，屏幕显示会消失，同时前面进行的操作都会失效，需要从头开始[14]。由于未找到导致该次故障的具体原因，而且经过对KVS、KVD、MVD机械臂校正后OBI系统可正常使用，于是继续观察加速器运行情况。

在设备正常运行了一天后，第二天晨检OBI系统提示报错信息Supervisor Connecting，即OBI电脑与Supervisor未连接成功，导致Supervisor未能读取到OBI电脑数据，无法启动OBI系统。初步判断连接Supervisor与OBI电脑的连接线故障。通过查看说明书发现，Supervisor上Serial Comm接口与OBI电脑的I/O2接口直接连接，于是检查连接线未发现异常并将各接口重新拔插后测试，故障依旧存在。检查Supervisor，发现Serial Comm接口亮黄灯，并且ICP板上D500和D509灯没亮。正常情况D500灯应是绿灯闪烁，D509灯应是红灯常亮，怀疑Supervisor未能正常启动。关闭ICP板电源后等待5分钟重新启动ICP板，Supervisor仍未能正常启动，在反复重启几次后故障现象依旧。继续查找原因，怀疑是ICP板为Supervisor供电回路故障，通过查看说明书，找到Supervisor供电线路对应ICP板上的D300灯，查看D300灯常亮并用万用表测量该处电压实测值+5.14 V（正常值+5 V），Supervisor供电正常。怀疑Supervisor故障，订购并更换Supervisor，OBI系统工作正常。

2.3 应急维修

由于OBI系统报错，导致除机械臂不能运动外，机架也无法转动，但是小机头和治疗床可正常运动。因为每天还有大量病人需要治疗，并且只有新病人才会使用OBI系统进行验证，大部分病人在进行治疗时不需要使用OBI系统。为了不影响这部分病人的正常治疗，可以使用瓦里安公司提供的5A20P23短接头插在Stand Mother PCB上的J23插头上，此时OBI联锁去除，机架可正常旋转并治疗病人。为防止机械臂碰撞，在短接前应首先使用备用手控盒将机械臂收回。

3 故障二

3.1 故障现象

早上开机时发现加速器报FLOW联锁，加速器无法上高压。

3.2 故障分析与维修

由于FLOW是主联锁，会导致速调管KFIL联锁而无法上高压，出现此联锁表示加速器内部恒温循环水流可能有问题。FLOW联锁的原因有很多：① 内循环水温过高；② 水流量过低；③ 水流量开关故障；④ 水泵故障；⑤ 水质差，水流不畅；⑥ 水压低；⑦ 速调管油箱液位低或油位开关故障；⑧ 偏转磁铁温度过高等[15-16]。

对上述可能原因进行逐一查看排除。检查外循环水冷机工作状态，各参数正常，加速器水泵工作正常，内循环水温40℃，水压76 psi，均处于正常范围内。通过排查，初步判断是流量开关出现了故障。通过查看图纸确认，FLOW联锁电压为-12 VDC，其走向为：-12 VDC→Gantry Patch Panel(J1413)→Gantry Flow Switches(A24-TB1)→(J4228)Aux Electronics(J2711)→(J1411)Stand Mother PCB(J366)→Pulse Tank(J7C-D)→Stand Flow Switches(A18-TB3)→Input I/F PCB→CRDIO PCB，中间主要节点有A24-TB1和A18-TB3。逐一测量上述两个节点后发现，在A24-TB1处均能测到-12 V电压，而在A18-TB3处测得的电压为0.59 V，因此可判定故障点在A24-TB1与A18-TB3之间，进一步测量中间的Stand Mother PCB上J36第6引脚上有-12 V电压，紧接着测量脉冲变压器油箱上J7C-D之间的开关，发现开关断开，该开关是浮子型的油位开关，推测是油箱内油位降低，导致油位开关断开。考虑到我院该台加速器刚装机两年，并且仔细查看了油箱周围，未发现有漏油痕迹，排除冷却油减少。仔细询问放疗科技师开机时设备状况，由于放疗科供电线路调整，停电一天时间，因此考虑可能是因为停机时间过长，导致油箱变凉，油位因热胀冷缩原因下降，从而导致油位开关断开。

仔细查看图纸，发现J7C-D之间只有油位开关，考虑将J7C-D短接，先将机器加上高压，待油箱温度升至正常时再测试油位开关情况。于是用约2 cm长细导线将J7C-D短接，注意此时必须将线缆插回插座并压紧，否则加速器仍旧无法加上高压。接好线缆后，机器可正常加上高压，等待约一小时时间，速调管油箱温度升高至正常温度，此时测量油位开关处于闭合状态，取消J7C-D短接恢复至正常状态，FLOW联锁解除。

4 总结

瓦里安医用电子直线加速器所配的OBI系统使用率不高，但故障率比较高，机械臂伸缩故障经常发生。此时可使用BMC手控盒测试机械臂运动状态以排除硬件故障，如果不是硬件故障，掌握维修方法后可快速排除故障，减少宕机时间。FLOW联锁出现的原因有很多，熟练掌握维修技巧，快速找到关键节点，按照线路走向逐一排除，同时需要详细了解故障发生前后设备工作状态，有助于判断故障情况，既节约时间又节省维修成本。另外，直线加速器因其结构复杂，需要定期维护，及时更换易损元器件，定期观察有无异常现象，每季度定期清理灰尘，更换冷却水，保障设备正常运行，确保医疗质量[17-18]。